電氣傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)---直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1 引 言</b></p><p>　　在電機(jī)的發(fā)展史上，直流電動(dòng)機(jī)有著光輝的歷史和經(jīng)歷，皮克西、西門(mén)子、格拉姆、愛(ài)迪生、戈登等世界上著名的科學(xué)家都為直流電機(jī)的發(fā)展和生存作出了極其巨大的貢獻(xiàn)，這些直流電機(jī)的鼻祖中尤其是以發(fā)明擅長(zhǎng)的發(fā)明大王愛(ài)迪生卻只對(duì)直流電機(jī)感興趣，現(xiàn)而今直流電機(jī)仍然成為人

2、類生存和發(fā)展極其重要的一部分，因而有必要說(shuō)明對(duì)直流電機(jī)的研究很有必要。</p><p>　　早期直流電動(dòng)機(jī)的控制均以模擬電路為基礎(chǔ)，采用運(yùn)算放大器、非線性集成電路以及少量的數(shù)字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復(fù)雜，功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活、調(diào)試?yán)щy，阻礙了直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的推廣。隨著單片機(jī)技術(shù)的日新月異，使得許多控制功能及算法可以采用軟件技術(shù)來(lái)完成，為直流電動(dòng)機(jī)的控制提供了更大的靈活性，并使

3、系統(tǒng)能達(dá)到更高的性能。采用單片機(jī)構(gòu)成控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng)成本，從而有效的提高工作效率。</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。從控制的角度來(lái)看，直流調(diào)速還是交流拖動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。早期直流電動(dòng)機(jī)的控制均以模擬電路為基礎(chǔ)，采用運(yùn)算放大器、非線性集成電路以及少量的數(shù)字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復(fù)雜，

4、功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活、調(diào)試?yán)щy，阻礙了直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的推廣。隨著單片機(jī)技術(shù)的日新月異，使得許多控制功能及算法可以采用軟件技術(shù)來(lái)完成，為直流電動(dòng)機(jī)的控制提供了更大的靈活性，并使系統(tǒng)能達(dá)到更高的性能。采用單片機(jī)構(gòu)成控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng)成本，從而有效的提高工作效率。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主電路采用晶閘管三相全控橋整流電路供電方案，控制電路由集成電路實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)中有速度調(diào)節(jié)

5、器、電流調(diào)節(jié)器、觸發(fā)器和電流自適應(yīng)調(diào)節(jié)器等。 </p><p>　　2 系統(tǒng)方案選擇和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1調(diào)速方案的選擇</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)Z2-51型，其具體參數(shù)如下表2-1所示</p><p>　　表2-1 Z2-51型電動(dòng)機(jī)具體參數(shù)</p><p>　　2.1.1電

6、動(dòng)機(jī)供電方案的選擇</p><p>　　變壓器調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓所需的可控制電源通常有3種：旋轉(zhuǎn)電流機(jī)組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組簡(jiǎn)稱G-M系統(tǒng)，適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運(yùn)行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不便。靜止可控整流器又稱V-M系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用快

7、速性能好，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器采用PWM受器件各量限制，適用于中、小功率的系統(tǒng)。根據(jù)本此設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和特點(diǎn)選V-M系統(tǒng)。</p><p>　　在V-M系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器給定電壓，即可移動(dòng)觸發(fā)裝置GT輸出脈沖的相位，從而方便的改變整流器的輸出，瞬時(shí)電壓。由于要求直流電壓脈動(dòng)較小，故采用三相整流電路?？紤]使電路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且滿足性能要求，選擇晶閘管三相全控橋交流器供電方案。因三相橋式全控整流電壓的

8、脈動(dòng)頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感量可相應(yīng)減少約一半，這是三相橋式整流電路的一大優(yōu)點(diǎn)。并且晶閘管可控整流裝置無(wú)噪聲、無(wú)磨損、響應(yīng)快、體積小、重量輕、投資省。而且工作可靠，能耗小，效率高。同時(shí)，由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動(dòng)小。綜上選晶閘管三相全控橋整流電路供電方案。</p><p>　　2.1.2調(diào)速系統(tǒng)方案的選擇 </p><p>　　計(jì)算電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)系數(shù)：</

9、p><p>　　由 v min/r,</p><p>　　當(dāng)電流連續(xù)時(shí)， 系統(tǒng)額定速降為:</p><p>　　r/min, .</p><p>　　開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率:</p><p>　　，大大超過(guò)了S≤5%.</p><p>　　若D=10，S≤5%.，則，可

10、知開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的額定速降是780.8，而工藝要求的是7.6，故開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)無(wú)能為力，需采用反饋控制的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　因調(diào)速要求較高，故選用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)，采用電流截止負(fù)反饋進(jìn)行限流保護(hù)，出現(xiàn)故障電流時(shí)由過(guò)流繼電器切斷主電路電源。為使線路簡(jiǎn)單，工作可靠，裝載體積小，宜用KJ004組成的六脈沖集成觸發(fā)器。</p><p>　　該系統(tǒng)采用減壓調(diào)速方案，故勵(lì)磁應(yīng)保持恒定。采

11、用三相全控橋式整流電路供電。</p><p><b>　　2.2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，可以近似在電機(jī)最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下，充分利用電機(jī)的允許過(guò)載能力，使電力拖動(dòng)系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動(dòng)，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又可以讓電流迅速降低下來(lái)，使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，此時(shí)起動(dòng)電流近似呈方形波，而轉(zhuǎn)速近似是線性增長(zhǎng)的

12、，這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受到限制的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動(dòng)過(guò)程。采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)聯(lián)接，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在起動(dòng)過(guò)程中只有電流負(fù)反饋，而它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋不同時(shí)加到一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入端，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，只靠轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不靠電流負(fù)反饋發(fā)揮主要的作用，這樣就能夠獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。</p><p>　　雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于時(shí)表

13、現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，這時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主調(diào)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無(wú)靜差。得到過(guò)電流的自動(dòng)保護(hù)。顯然靜特性優(yōu)于單閉環(huán)系統(tǒng)。在動(dòng)態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動(dòng)和升速過(guò)程中表現(xiàn)出很快的動(dòng)態(tài)跟隨性，在動(dòng)態(tài)抗擾性能上，表現(xiàn)在具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)，抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)。</p><p>　　直流調(diào)速系統(tǒng)的框圖如圖2-1所示： </p><p>　　圖2-1 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p

14、>　　3主電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的額定電壓為230V，為保證供電質(zhì)量，應(yīng)采用三相降壓變壓器將電源電壓降低；為避免三次諧波電動(dòng)勢(shì)的不良影響，三次諧波電流對(duì)電源的干擾，主變壓器采用D/Y聯(lián)結(jié)。</p><p>　　3.1整流變壓器的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.1變壓器二次側(cè)電壓U2的計(jì)算</p><p>　　U

15、2是一個(gè)重要的參數(shù)，選擇過(guò)低就會(huì)無(wú)法保證輸出額定電壓。選擇過(guò)大又會(huì)造成延遲角α加大，功率因數(shù)變壞，整流元件的耐壓升高，增加了裝置的成本。一般可按下式計(jì)算，即：</p><p><b>　?。?-1） </b></p><p>　　式中 --整流電路輸出電壓最大值；</p><p>　　nUT --主電路電流回路n個(gè)晶閘管正向壓降；</

16、p><p>　　C -- 線路接線方式系數(shù)；</p><p>　　Ush --變壓器的短路比，對(duì)10～100KVA，Ush =0.05～0.1；</p><p>　　I2/I2N--變壓器二次實(shí)際工作電流與額定之比，應(yīng)取最大值。</p><p>　　在要求不高場(chǎng)合或近似估算時(shí)，可用下式計(jì)算，即：</p><p><b

17、>　　（3-2）</b></p><p>　　式中A--理想情況下，α=0°時(shí)整流電壓與二次電壓之比, 即A=/；B--延遲角為α?xí)r輸出電壓與之比，即B= /；</p><p>　　ε——電網(wǎng)波動(dòng)系數(shù)；</p><p>　　(1～1.2)——考慮各種因數(shù)的安全系數(shù)；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用公式：</p><p>　　8

18、 (3-3)</p><p>　　由表查得 A=2.34；取ε=0.9；α角考慮10°裕量，則 B=cosα=0.985</p><p><b>　　取U2=120V。</b></p><p>　　電壓比K=U1/U2=380/120=3.17。</p><p>　　3

19、.1.2 一次、二次相電流I1、I2的計(jì)算</p><p>　　由表查得 =0.816, =0.816</p><p>　　考慮變壓器勵(lì)磁電流得：</p><p>　　3.1.3變壓器容量的計(jì)算</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　?。?

20、 （3-5）</p><p>　　； （3-6）</p><p>　　式中--一次側(cè)與二次側(cè)繞組的相數(shù)；</p><p><b>　　由表查得</b></p><p>　　=3×380×16.49=18.799 KVA</p><p>　

21、　=3×120×49.776=17.919 KVA </p><p>　　=1/2（18.799+17.919）</p><p>　　=18.395 KVA </p><p>　　取S=18.4 KVA</p><p>　　3.2晶閘管元件的選擇</p><p

22、>　　3.2.1晶閘管的額定電壓</p><p>　　晶閘管實(shí)際承受的最大峰值電壓，乘以（2～3）倍的安全裕量，參照標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)，即可確定晶閘管的額定電壓，即=（2～3）</p><p>　　整流電路形式為三相全控橋，查表得，則</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　

23、取V.</b></p><p>　　3.2.2 晶閘管的額定電流</p><p>　　選擇晶閘管額定電流的原則是必須使管子允許通過(guò)的額定電流有效值大于實(shí)際流過(guò)管子電流最大有效值 ，即</p><p>　　=1.57> 或 >==K （3-8）</p><p>　　考慮（1.5～2）倍的裕量</p>

24、<p>　　=（1.5～2）K （3-9）</p><p>　　式中K=/（1.57）--電流計(jì)算系數(shù)。</p><p>　　此外，還需注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　①當(dāng)周圍環(huán)境溫度超過(guò)+40℃時(shí)，應(yīng)降低元件的額定電流值。</p><p>　?、诋?dāng)元件的冷卻條件低于標(biāo)準(zhǔn)要

25、求時(shí)，也應(yīng)降低元件的額定電流值。</p><p>　?、坳P(guān)鍵、重大設(shè)備，電流裕量可適當(dāng)選大些。</p><p>　　由表查得 K=0.367，考慮(1.5～2)倍的裕量</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　取。故選晶閘管的型號(hào)為KP20-7。</p><p>　　

26、3.3晶閘管保護(hù)環(huán)節(jié)的計(jì)算</p><p>　　晶閘管有換相方便，無(wú)噪音的優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)晶閘管電路除了正確的選擇晶閘管的額定電壓、額定電流等參數(shù)外，還必須采取必要的過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)措施。正確的保護(hù)是晶閘管裝置能否可靠地正常運(yùn)行的關(guān)鍵。</p><p>　　3.3.1過(guò)電壓保護(hù)</p><p>　　以過(guò)電壓保護(hù)的部位來(lái)分，有交流側(cè)過(guò)壓保護(hù)、直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)和器件兩端的過(guò)

27、電壓保護(hù)三種。</p><p>　?。?）交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)</p><p>　　1）阻容保護(hù) 即在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻R和電容C進(jìn)行保護(hù)。</p><p>　　本系統(tǒng)采用D-Y連接。S=18.4KVA, =120V</p><p>　　取值：當(dāng) S=50~100KVA時(shí)，對(duì)應(yīng)的=4~1，所以取3。</p><p>　

28、　C≥6S/U22=6×3×18.4×103/1202=23µF</p><p>　　耐壓≥1.5Um =1.5×120×=254.6V</p><p>　　選取10µF,耐壓300V的鋁電解電容器。</p><p>　　選取: S=18.4KVA, S=50~100KVA，=1~5，所以 =3&

29、lt;/p><p>　　R≥2.3 U22/S =2.3×1202/18.4×103=34.48Ω</p><p><b>　　取 R=35Ω</b></p><p>　　IC=2πfCUC×10-6=2π×50×10×120×10-6=0.376 A</p>&l

30、t;p>　　PR≥(3-4)IC2R=(3～4) ×0.3762×35=（14.84～19.79）W</p><p>　　選取電阻為2.2Ω，20W的金屬膜電阻。</p><p><b>　　2）壓敏電阻的計(jì)算</b></p><p>　　==1.3××120=220.6V</p>&

31、lt;p>　　流通量取5KA。選MY31-330/5型壓敏電阻（允許偏差+10％）作交流側(cè)浪涌過(guò)電壓保護(hù)。</p><p>　?。?）直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)</p><p>　　直流側(cè)保護(hù)可采用與交流側(cè)保護(hù)相同保護(hù)相同的方法，可采用阻容保護(hù)和壓敏電阻保護(hù)。但采用阻容保護(hù)易影響系統(tǒng)的快速性，并且會(huì)造成加大。因此，一般不采用阻容保護(hù)，而只用壓敏電阻作過(guò)電壓保護(hù)。</p><

32、p>　　(1.8～2)=(1.8～2.2) ×230=414～460V </p><p>　　選MY31-660/5型壓敏電阻(允許偏差+10％)作直流側(cè)過(guò)壓保護(hù)。</p><p>　?。?）閘管及整流二極管兩端的過(guò)電壓保護(hù) </p><p><b>　　查下表：</b></p>&l

33、t;p>　　表3-1 阻容保護(hù)的數(shù)值一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定</p><p>　　抑制晶閘管關(guān)斷過(guò)電壓一般采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護(hù)電路方法。電容耐壓可選加在晶閘管兩端工作電壓峰值的1.1～1.15倍。</p><p><b>　　由于 </b></p><p>　　由上表得C=0.5µF，R=10Ω，</p><

34、p>　　電容耐壓≥1.5=1.5×=1.5××120=441V</p><p>　　選C為0.15µF的CZJD-2型金屬化紙介質(zhì)電容器, 耐壓為450V。</p><p>　　=50×0.15×=0.324W </p><p>　　選R為80Ω，1W的普通金屬膜電阻器。</p>&

35、lt;p>　　3.3.2 過(guò)電流保護(hù)</p><p>　　快速熔斷器的斷流時(shí)間短，保護(hù)性能較好，是目前應(yīng)用最普遍的保護(hù)措施?？焖偃蹟嗥骺梢园惭b在直流側(cè)、交流側(cè)和直接與晶閘管串聯(lián)。 </p><p>　　晶閘管串連的快速熔斷器的選擇</p><p>　　接有電抗器的三相全控橋電路，通過(guò)晶閘管的有效值</p><p><b&g

36、t;　　=120.7 A</b></p><p>　　選取RLS-150快速熔斷器，熔體額定電流150A。</p><p>　　（2）過(guò)電流繼電器的選擇</p><p>　　因?yàn)樨?fù)載電流為209A，所以可選用吸引線圈電流為30A的JL14-11ZS型手動(dòng)復(fù)位直流過(guò)電流繼電器，整定電流取1.25×209=261.25A≈260A</p>

37、;<p>　　3.4平波電抗器的計(jì)算</p><p>　　為了使直流負(fù)載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器，稱平波電抗器。其主要參數(shù)有流過(guò)電抗器的電流一般是已知的，因此電抗器參數(shù)計(jì)算主要是電感量的計(jì)算。</p><p>　?。?）算出電流連續(xù)的臨界電感量可用下式計(jì)算，單位mH。</p><p><b>　?。?-

38、11）</b></p><p>　　式中為與整流電路形式有關(guān)的系數(shù)，可由表查得；</p><p>　　為最小負(fù)載電流，常取電動(dòng)機(jī)額定電流的5％～10％計(jì)算。</p><p>　　根據(jù)本電路形式查得=0.695所以</p><p>　　==7.98mH </p><p>　?。?）限制輸出

39、電流脈動(dòng)的臨界電感量</p><p>　　由于晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動(dòng)的，因此輸出電流波形也是脈動(dòng)的。該脈動(dòng)電流可以看成一個(gè)恒定直流分量和一個(gè)交流分量組成。通常負(fù)載需要的只是直流分量，對(duì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載來(lái)說(shuō)，過(guò)大的交流分量會(huì)使電動(dòng)機(jī)換向惡化和鐵耗增加，引起過(guò)熱。因此，應(yīng)在直流側(cè)串入平波電抗器，用來(lái)限制輸出電流的脈動(dòng)量。平波電抗器的臨界電感量（單位為mＨ）可用下式計(jì)算</p><p><

40、;b>　?。?-12）</b></p><p>　　式中－系數(shù)，與整流電路形式有關(guān)，－電流最大允許脈動(dòng)系數(shù)，通常三相電路≤（5～10）％。</p><p>　　根據(jù)本電路形式查得=1.045, 所以</p><p><b>　　==6mH </b></p><p>　?。?）電動(dòng)機(jī)電感量和變壓器漏

41、電感量</p><p>　　電動(dòng)機(jī)電感量（單位為mH）可按下式計(jì)算</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　式中,n－直流電動(dòng)機(jī)電壓、電流和轉(zhuǎn)速，常用額定值代入；</p><p>　　P－電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)；－計(jì)算系數(shù)。一般無(wú)補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取8～12，快速無(wú)補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取6～8，有補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取5～6

42、。本設(shè)計(jì)中取=8、==230V、==209A、n=1450r/min、p=1</p><p>　　==3.036mH </p><p>　　變壓器漏電感量（單位為mH）可按下式計(jì)算</p><p><b>　　（3-14）</b></p><p>　　式中?。?jì)算系數(shù)，查表可得</p><p>　

43、?。儔浩鞯亩搪繁?，取3。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中取=3.9、=3</p><p>　　所以 =3.9×3×120/（100×209）=0.067mH </p><p>　?。?）實(shí)際串入平波電抗器的電感量</p><p>　　考慮輸出電流連續(xù)時(shí)的實(shí)際電感量：</p>&

44、lt;p>　　如上述條件均需滿足時(shí)，應(yīng)取作為串入平波電抗器的電感值，所以本電路選取=60 mH作為平波電抗器的電感值。</p><p>　　3.5勵(lì)磁電路元件的選擇</p><p>　　整流二極管耐壓與主電路晶閘管相同，故取700V。額定電流可查得K=0.367，</p><p><b>　　取=1.2 A</b></p>

45、<p>　　=(1.5～2)K=(1.5～2)×0.367×1.2A=0.6～0.88A </p><p>　　可選用ZP型3A、700V的二極管。</p><p>　　為與電動(dòng)機(jī)配套的磁場(chǎng)變阻器，用來(lái)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流。</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)弱磁保護(hù)，在磁場(chǎng)回路中串入了欠電流繼電器 ，動(dòng)作電流通過(guò) 調(diào)整。根據(jù)額定勵(lì)磁電流

46、Iex =1.2A，可選用吸引線圈電流為2.5A的JL14-11ZQ直流欠電流繼電器。</p><p>　　圖3—1主電路圖電路</p><p><b>　　4 觸發(fā)電路選擇</b></p><p>　　選用集成六脈沖觸發(fā)器電路模塊，其電路如電氣原理總圖所示。</p><p>　　從產(chǎn)品目錄中查得晶閘管KP20-7的觸

47、發(fā)電流為(5～100)mA觸發(fā)電壓3.5V。由已知條件可以計(jì)算出 </p><p><b>　　，</b></p><p>　　觸發(fā)器選用15V電源，則：Ks=15</p><p><b>　　。</b></p><p>　　因?yàn)椋?.5V，所以觸發(fā)變壓器的匝數(shù)比為</p><

48、p>　　取14:1。設(shè)觸發(fā)電路的觸發(fā)電流為100mA，則脈沖變壓器的一次側(cè)電流只需大于100/14=7.14mA即可。這里選用3DG12B NPN管作為脈沖功率放大管，其極限參數(shù).</p><p>　　觸發(fā)電路需要三個(gè)互差120°，且與主電路三個(gè)電壓U、V、W同相的同步電壓，故要設(shè)計(jì)一個(gè)三相同步變壓器。這里用三個(gè)單相變壓器接成三相變壓器組來(lái)代替，并聯(lián)成DY型。同步電壓二次側(cè)取30V，一次側(cè)直接與

49、電網(wǎng)連接，電壓為380V,變壓比為380/30=12.7。</p><p>　　觸發(fā)器的電路圖如下圖4—1所示：</p><p>　　圖4—1集成六脈沖觸發(fā)電路</p><p>　　5 雙閉環(huán)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和校驗(yàn)</p><p>　　5.1電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)和校驗(yàn)</p><p><b>　?。?）確定時(shí)間常數(shù)&l

50、t;/b></p><p>　　在三相橋式全控電路有：</p><p>　　已知，，所以電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)</p><p>　　=0.0017+0.002=0.0037S。</p><p>　　（2）選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　因?yàn)殡娏鞒{(diào)量，并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)靜差，可按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器電流環(huán)

51、控制對(duì)象是雙慣性型的，故可用PI型電流調(diào)節(jié)器 。</p><p>　　電流調(diào)機(jī)器的比例系數(shù)</p><p>　　電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間系數(shù)</p><p>　?。?）電流調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算：</p><p>　　電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)==0.03s，又因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求電流超調(diào)量，查得有=0.5，所以==，電樞回路總

52、電阻R=2=2.4Ω，所以ACR的比例系數(shù)</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　（4）校驗(yàn)近似條件</b></p><p>　　電流環(huán)截止頻率==135.1。</p><p>　　晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件：</p><p><b&

53、gt;　　> ，滿足條件。</b></p><p>　　忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響條件：</p><p><b>　　，滿足條件。</b></p><p>　　電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：</p><p><b>　　，滿足條件。</b></p><p&

54、gt;　?。?） 計(jì)算調(diào)節(jié)器的電阻和電容</p><p>　　取運(yùn)算放大器的=40，有=11.9740=511.68，取520，</p><p>　　，取0.1，，取0.2。故=，其結(jié)構(gòu)圖如下所示：</p><p><b>　　圖5—1電流調(diào)節(jié)器</b></p><p>　　5.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)和校驗(yàn)</p&g

55、t;<p>　?。?） 確定時(shí)間常數(shù)：</p><p>　　有則，已知轉(zhuǎn)速環(huán)濾波時(shí)間常數(shù)=0.01s，故轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)。</p><p>　?。?）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)：</p><p>　　按設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器 </p><p>　　轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)</p><p>　　轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的

56、超前時(shí)間常數(shù)</p><p>　?。?）計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)：</p><p>　　按跟隨和抗干擾性能較好原則，取h=4,則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為：，</p><p><b>　　轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益 。</b></p><p>　　ASR的比例系數(shù)為：。</p><p><b>　　（4）檢驗(yàn)

57、近似條件</b></p><p>　　轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為。</p><p>　　電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為，滿足條件。</p><p>　　轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為：，滿足近似條件。</p><p>　　（5）計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容：</p><p>　　取=40，則，取1000。</p>

58、<p><b>　　，取0.1</b></p><p><b>　　，取1。</b></p><p><b>　　故。其結(jié)構(gòu)圖如下：</b></p><p>　　圖5—2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器</p><p>　　校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量：由h=4，查得，不滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)使ASR 退飽

59、和，重計(jì)算。設(shè)理想空載z=0，h=4時(shí)，查得=77.5%，所以</p><p><b>　　=0.00792</b></p><p>　　=0.79% < 10%</p><p><b>　　滿足設(shè)計(jì)要求.</b></p><p>　　6 控制電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p

60、>　　6.1 給定環(huán)節(jié)的選擇</p><p>　　已知觸發(fā)器的移相控制電壓為正值，給定電壓經(jīng)過(guò)兩個(gè)放大器它的輸入輸出電壓極性不變，也應(yīng)是正值。為此給定電壓與觸發(fā)器共用一個(gè)15V的直流電源，用一個(gè)2.2、1W的電位器引出給定電壓。</p><p>　　6.2 控制電路的直流電源</p><p>　　這里選用CM7815和CM7915三端集成穩(wěn)壓器作為控制電路電源

61、，如下圖所示</p><p>　　圖6—1直流穩(wěn)壓電源原理圖</p><p>　　6.3 反饋電路參數(shù)的選擇與計(jì)算</p><p>　　本設(shè)計(jì)中的反饋電路有轉(zhuǎn)速反饋和電流截止負(fù)反饋兩個(gè)環(huán)節(jié)，電路圖見(jiàn)主電路。</p><p>　　6.3.1測(cè)速發(fā)電機(jī)的選擇</p><p>　　因?yàn)?，故這里可選用ZYS-14A型永磁直流測(cè)

62、速發(fā)電機(jī)。它的主要參數(shù)見(jiàn)下表。</p><p>　　表6—2ZYS-14A型永磁直流測(cè)速發(fā)電機(jī)</p><p>　　取負(fù)載電阻=2,P=2W的電位器，測(cè)速發(fā)電機(jī)與主電動(dòng)機(jī)同軸連接。</p><p>　　6.3.2 電流截止反饋環(huán)節(jié)的選擇</p><p>　　選用LEM模塊LA25-NP電流傳感器作為檢測(cè)元件，其參數(shù)為：額定電流100A，匝數(shù)

63、比1：1000，額定輸出電流為25mA。選測(cè)量電阻=120,P=1W的繞線電位器。</p><p>　　負(fù)載電流為1.2時(shí)。讓電流截止環(huán)節(jié)起作用，此時(shí)LA25-NP輸出電流為1.2/250=1.2×18.25/1000=0.099A，輸出電壓為120×0.099=11.88V，再考慮一定的余量，可選用1N4240A型的穩(wěn)壓管作為比較電壓，其額定值為10V。</p><p&g

64、t;　　7 直流調(diào)速系統(tǒng)電氣原理總圖</p><p>　　8 系統(tǒng)MATLAB仿真</p><p>　　本次系統(tǒng)仿真采用目前比較流行的控制系統(tǒng)仿真軟件MATLAB，使用MATLAB對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的主要方法有兩種，一是以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用MATLAB的Simulink工具箱對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究。另外一種是面向控制系統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖，使用Power System工具箱進(jìn)

65、行調(diào)速系統(tǒng)仿真的新方法。本次系統(tǒng)仿真采用后一種方法。</p><p>　　8.1 系統(tǒng)的建模與參數(shù)設(shè)置</p><p>　　轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路模型主要由交流電源、同步脈沖觸發(fā)器、晶閘管直流橋、平波電抗器、直流電動(dòng)機(jī)等部分組成。采用面向電氣原理結(jié)構(gòu)圖方法構(gòu)成的雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型如圖8-1所示。</p><p>　　圖8-1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系

66、統(tǒng)的仿真模型</p><p>　　轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的控制電路包括：給定環(huán)節(jié)、ASR、ACR、限幅器、偏置電路、反相器、電流反饋環(huán)、速度反饋環(huán)等，因?yàn)樵诒敬卧O(shè)計(jì)中單片機(jī)代替了控制電路絕大多數(shù)的器件，所以在此直接給出各部分的參數(shù)，各部分參數(shù)設(shè)置參考前幾章各部分的參數(shù)。本系統(tǒng)選擇的仿真算法為ode23tb，仿真Start time設(shè)為0，Stop time設(shè)為2.5。</p><p>　　8

67、.2 系統(tǒng)仿真結(jié)果的輸出及結(jié)果分析</p><p>　　當(dāng)建模和參數(shù)設(shè)置完成后，即可開(kāi)始進(jìn)行仿真。圖8-2是雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電流和轉(zhuǎn)速曲線。從仿真結(jié)果可以看出，它非常接近于理論分析的波形。下面分析一下仿真的結(jié)果。</p><p>　　圖8.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電流和轉(zhuǎn)速曲線</p><p>　　啟動(dòng)過(guò)程的第一階段是電流上升階段，突加給定電壓，ASR的輸入很大，

68、其輸出很快達(dá)到限幅值，電流也很快上升，接近其最大值。第二階段，ASR飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流給定作用下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電流基本上保持不變，拖動(dòng)系統(tǒng)恒加速，轉(zhuǎn)速線形增長(zhǎng)。第三階段，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定值后。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定與反饋電壓平衡，輸入偏差為零，但是由于積分作用，其輸出還很大，所以出現(xiàn)超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入端出現(xiàn)負(fù)偏差電壓，使它退出飽和狀態(tài)，進(jìn)入線性調(diào)節(jié)階段，使轉(zhuǎn)速保持恒定，實(shí)際仿真結(jié)果基本上反映了這一點(diǎn)。由于

69、在本系統(tǒng)中，單片機(jī)系統(tǒng)代替了控制電路的絕大多數(shù)控制器件，所以各項(xiàng)數(shù)據(jù)處理和調(diào)整都是在單片機(jī)內(nèi)完成的，控制效果要好于本次的仿真結(jié)果。</p><p><b>　　小結(jié)1</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)兩周的努力我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。課程設(shè)計(jì)是對(duì)自己所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一種檢驗(yàn)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么

70、東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。這樣我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程。此次的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是我和同學(xué)共同努力的結(jié)果，它增進(jìn)了我們的團(tuán)結(jié)互助的意識(shí)，這也是我們參加工作后所必需的。</p><p>　　在此要感謝我們的指導(dǎo)老師胡老師和王老師的悉心指導(dǎo)，感謝老師們給我們的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我和同學(xué)通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，并向老師請(qǐng)教等方式來(lái)完成我們的設(shè)計(jì)。</p><p>　　二

71、交流調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著電力電子技術(shù)、變頻技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，電氣傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。特別是矢量控制技術(shù)的出現(xiàn)，使得交流傳動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)了電氣傳動(dòng)的潮流，采用高性能的交流傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行交流提升機(jī)的改造是極富吸引力的。</p><p>　　在交流提升機(jī)的拖動(dòng)

72、控制改造方面，國(guó)內(nèi)的許多單位和一些專家也作了許多努力。對(duì)礦井交流提升機(jī)的電控系統(tǒng)用可編程控制器進(jìn)行改造，代替了原來(lái)的繼電器控制，多級(jí)切換電阻，低頻制動(dòng)。此外將磁力站的接觸器轉(zhuǎn)換為真空接觸器或雙向晶閘管，提高了系統(tǒng)的可靠勝、降低了噪音，改造后的效果是顯著的。但這些方案仍要串電阻，無(wú)法解決無(wú)級(jí)調(diào)速和節(jié)能的問(wèn)題。</p><p>　　能量指標(biāo)是衡量調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能的重要方面，而系統(tǒng)的效率與功率因數(shù)是能量指針的主要內(nèi)

73、容。傳統(tǒng)的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)雖然效率高，但是其功率因數(shù)卻很低。因此，從節(jié)約能源的角度來(lái)說(shuō)，就需要尋找方法來(lái)提高串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)，改善其效率。</p><p>　　因此本文提出了新型斬波串級(jí)調(diào)速方案，與常規(guī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)不同之處在于轉(zhuǎn)子直流回路中加入了直流斬波器，轉(zhuǎn)子整流器通過(guò)斬波器與逆變器相連接。逆變器的控制角可取為較小值，且固定不變，故可降低無(wú)功損耗，而提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。斬波式逆變器串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)雖然比傳統(tǒng)的串級(jí)

74、調(diào)速系統(tǒng)多了一個(gè)斬波器環(huán)節(jié)，但前者的逆變器容量較后者小，所節(jié)約的成本足以抵償斬波器的成本。而且更重要的是前者比后者能夠大大改善功率因數(shù)。</p><p>　　2 斬波串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)工作原理</p><p><b>　　2.1斬波串調(diào)原理</b></p><p>　　具有斬波控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)原理圖如圖2—1所示。</p><

75、p>　　圖2—1斬波控制串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)原理圖</p><p>　　具有斬波控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)與普通串調(diào)系統(tǒng)相比在直流回路中增加了開(kāi)關(guān)器件、隔離二極管,濾波電容。此三個(gè)元件構(gòu)成斬波升壓電路。有源逆變器的逆變角選擇可以一個(gè)最小的固定的，因此為固定電壓。</p><p>　　在導(dǎo)通時(shí)，增加、截止。在截止時(shí)，通過(guò)流入逆變器，下降。直流回路各點(diǎn)波形如圖2-2所示。圖中為的開(kāi)通時(shí)間，為的開(kāi)斷周期，

76、為斬波器CH的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，為兩端的電壓波形，為經(jīng)流二極管的電流波形，為流經(jīng)斬波器的電流波形。改變的開(kāi)通占空比，就可以改變的平均電壓。在交流電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，改變，就可以改變的大小，即改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，從而達(dá)到調(diào)速的目的。</p><p>　　斬波電路和逆變器的共同作用相當(dāng)于普通串調(diào)系統(tǒng)中可調(diào)的有源逆變器的作用。只是后者的功率因數(shù)比較高，接近0.9，且恒定。</p><p>　　圖2—2斬波串調(diào)

77、主電路波形</p><p>　　2.2 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)</p><p>　　為了提高靜態(tài)調(diào)速精度及獲得較好的動(dòng)態(tài)特性，應(yīng)采用具有電流負(fù)反饋與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的雙閉環(huán)控制方式。雙閉環(huán)系統(tǒng)是一種具有電流閉環(huán)和速度閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)，較單閉環(huán)系統(tǒng)有著更為優(yōu)良的靜、動(dòng)態(tài)特性。下面將著重介紹雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理。</p><p>　　轉(zhuǎn)速與電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)：<

78、;/p><p>　　圖2—3為具有雙閉環(huán)控制的繞線異步電動(dòng)機(jī)斬波串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的原理圖。該調(diào)速系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)構(gòu)成的雙閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)繞線式異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)子斬波閉環(huán)控制。圖中轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)取自于增量式光電編碼器，電流反饋信號(hào)取自直流主回路中設(shè)置的霍爾電流傳感器。ASR, ACR分別為速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器，均為PI調(diào)節(jié)器，由數(shù)字信號(hào)處理信號(hào)（DSP)產(chǎn)生。由于受斬波器開(kāi)關(guān)作用的影響，整流器輸出電流是脈動(dòng)的，會(huì)引起轉(zhuǎn)

79、矩的脈動(dòng)，為抑制轉(zhuǎn)子電流的斬波脈動(dòng)率，在直流主回路中串接一個(gè)平波電抗器。PWM為脈寬調(diào)制器，用于產(chǎn)生斬波器的脈沖信號(hào)。</p><p>　　圖2—3有轉(zhuǎn)子斬波器的異步電動(dòng)機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)</p><p>　　雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在電機(jī)調(diào)速中的特點(diǎn)是:在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流很快的加大到允許過(guò)載能力值，并且保持不變，在這個(gè)條件下，轉(zhuǎn)速n得到線性增長(zhǎng)，當(dāng)升到需要的大小時(shí)，電機(jī)的電流急劇下降到克服負(fù)載

80、所需的電流值。這就要求在起動(dòng)過(guò)程中，把電動(dòng)機(jī)的電流當(dāng)作被調(diào)量，使之維持為電機(jī)允許的最大值，并保持不變。因此需要有一個(gè)電流調(diào)節(jié)器來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。來(lái)自速度給定電位器的信號(hào)與速度反饋信號(hào)比較后，偏差信號(hào)送到速度調(diào)節(jié)器的輸入端，速度調(diào)節(jié)器的輸出端再送到電流調(diào)節(jié)器的輸入端。電流調(diào)節(jié)器的輸出電壓再作為導(dǎo)通比為a的控制電壓加至PWM后與PWM內(nèi)的載波比較以產(chǎn)生脈寬調(diào)制脈沖波。該脈沖波經(jīng)隔離去改變斬波器的占空比，可以調(diào)整轉(zhuǎn)子電流，從而改變電動(dòng)機(jī)<

81、/p><p><b>　　的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。</b></p><p>　　速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器。由于用了這兩個(gè)調(diào)節(jié)器，一方面便于調(diào)整，另一方面使系統(tǒng)更容易完成對(duì)轉(zhuǎn)速與電流的調(diào)節(jié)作用。兩個(gè)調(diào)節(jié)器之間是串級(jí)連接的關(guān)系。從閉環(huán)反饋的結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)是內(nèi)環(huán);轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是外環(huán)。</p><p>　　2.3斬波串調(diào)系統(tǒng)的建模</p>

82、;<p>　　繞線式異步電動(dòng)機(jī)斬波串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的主電路主要由晶閘管三相全控橋式有源逆變器、三相橋式二極管轉(zhuǎn)子整流器、繞線式異步電動(dòng)機(jī)、逆變變壓器、濾波電抗器、斬波器件IGBT、二極管和電容等組成。</p><p>　　2.3.1主電路的建模</p><p>　　根據(jù)三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斬波串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的主電路組成框圖，利用Simulink和Power System工具箱，

83、在同步電源與六脈沖觸發(fā)器模型封裝后，將六脈沖觸發(fā)器輸出的脈沖放大，與其它模塊連接即可建立主電路，與實(shí)際電路不同的是，這里的電流反饋信號(hào)直接引用了晶閘管有源逆變器輸出的電流，轉(zhuǎn)速反饋直接采用電機(jī)輸出信號(hào)測(cè)量分路器中的電機(jī)轉(zhuǎn)速 (rad/s)。（6脈沖觸發(fā)電路仿真如下圖）</p><p>　　圖2—4 6脈沖觸發(fā)電路仿真模型</p><p>　　2.3.2系統(tǒng)的建模</p>&

84、lt;p>　　利用Simulink和Power system工具箱，然后按系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)關(guān)系連接起來(lái)，即得到繞線式異步電動(dòng)機(jī)斬波串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型（主電路仿真模型見(jiàn)錄）。如圖2—5所示。</p><p>　　圖10—5斬波串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型</p><p><b>　　圖2—5</b></p><p>　　2.4斬波串調(diào)系統(tǒng)的仿真

85、</p><p>　　2.4.1系統(tǒng)的仿真參數(shù)</p><p>　　電機(jī)參數(shù):額定功率=280KW，線電壓=220V，頻率=50HZ，定子電阻=0.435 和漏感=2mh，轉(zhuǎn)子電阻=0.816 。和漏感=2mH，互感=69.31 mH，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=0.089 ，極對(duì)數(shù)=2，三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)，同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。</p><p>　　設(shè)置仿真的終止時(shí)間為l Os，仿真算

86、法選擇ode23tb, ode23tb屬于TR-BDF2算法，適合與求解剛性問(wèn)題，對(duì)于求解允許誤差比較寬的問(wèn)題結(jié)果好。相對(duì)允許誤差為,絕對(duì)允許誤差為auto，變步長(zhǎng);仿真菜單選正常仿真。</p><p>　　按照斬波串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)先單元、后系統(tǒng);先開(kāi)環(huán)、后閉環(huán);先內(nèi)環(huán)、后外環(huán);先調(diào)穩(wěn)態(tài)精度，后調(diào)動(dòng)態(tài)指標(biāo)的調(diào)試原則進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。優(yōu)化后的主要環(huán)節(jié)參數(shù)如下:</p><p>　　交流電源:工頻、相

87、電壓有效值127V;脈沖觸發(fā)器開(kāi)關(guān)信號(hào)為”0”，即開(kāi)放觸發(fā)器;晶閘管逆變橋參數(shù):通態(tài)內(nèi)阻0.001，通態(tài)電感0，冷態(tài)電阻10，冷態(tài)電感4.7F;二極管整流橋參數(shù):通態(tài)內(nèi)阻0.001，通態(tài)電感0，管壓降0.8V，冷態(tài)電阻10，冷態(tài)電感4.7F;負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL為30N·m，脈沖放大器系數(shù)取100;速度給定選階躍給定。其仿真結(jié)果如圖2—6。</p><p>　　該仿真結(jié)果是采用“outl”模塊觀察的仿真輸出結(jié)果

88、，該輸出模塊會(huì)將數(shù)據(jù)返回到MATZAB命令窗口中，并自動(dòng)用一個(gè)名為“yout”的變量保存起來(lái)。MATLAB也會(huì)自動(dòng)將每個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù)存入MATLAB命令中，用“tout”這個(gè)變量保存起來(lái)。將控制系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)與時(shí)間數(shù)據(jù)都返回到MATLAB命令窗口之后，可以用繪圖命令plot(tout, yout)在命令窗口里繪制出圖形，并能對(duì)圖形進(jìn)編輯。</p><p><b>　　圖2—6仿真結(jié)果</b><

89、;/p><p>　　2.4.2仿真結(jié)果分析</p><p>　　從系統(tǒng)仿真結(jié)果可以看出:</p><p>　　(1)對(duì)階躍輸入信號(hào)，由圖2—6可見(jiàn):穩(wěn)態(tài)時(shí)仿真系統(tǒng)的實(shí)際轉(zhuǎn)速能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)給定轉(zhuǎn)速的良好跟隨，且穩(wěn)態(tài)無(wú)差;而在動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程中，仿真系統(tǒng)的實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)階躍給定信號(hào)的跟蹤有一定的偏差。</p><p>　　(2)調(diào)速范圍寬，由圖2—6可見(jiàn)，轉(zhuǎn)速可

90、從500r/min至780r/min(由于轉(zhuǎn)子整流器、逆變變壓器等裝置的存在，電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速)之間連續(xù)可調(diào)。</p><p><b>　　2.5 結(jié)論</b></p><p>　　通過(guò)繞線式異步電動(dòng)機(jī)斬波串調(diào)系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)和分析可得出以下結(jié)論:</p><p>　　(1)以系統(tǒng)的電氣原理圖為基礎(chǔ)，無(wú)需推導(dǎo)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，直接調(diào)用Si

91、mulink和Power System工具箱中的元件模塊就可進(jìn)行系統(tǒng)的建模與仿真，這種面向系統(tǒng)電氣原理圖的仿真方法簡(jiǎn)單、直觀且建模周期短。</p><p>　　(2)面向系統(tǒng)電氣原理圖仿真方法是正確、可行的。</p><p>　　(3)用面向系統(tǒng)電氣原理圖的仿真方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，可以很方便地對(duì)各種工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證、節(jié)約大量人力物力，從而實(shí)現(xiàn)高效、成功的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析。</p

92、><p>　　(4)斬波串調(diào)系統(tǒng)的仿真模型是正確的，可以作為后續(xù)斬波串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究的基礎(chǔ)，加以開(kāi)發(fā)和利用。</p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)兩周的努力，這次的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)終于完成了。這是我和同學(xué)們共同努力的結(jié)果，它增進(jìn)了我們的團(tuán)結(jié)互助的意識(shí)，這也是我們參加工作后所必需的。</p><

93、;p>　　在這次電氣傳動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中，首先我通過(guò)認(rèn)真的準(zhǔn)備，對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)有了更深的了解，對(duì)以前沒(méi)有弄清楚的問(wèn)題在這次設(shè)計(jì)中通過(guò)親自動(dòng)手查證，論證，都一一解決了。特別是對(duì)這門(mén)課程中比較重要的知識(shí)，同時(shí)通過(guò)此次設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了掌握這門(mén)技術(shù)的興趣和決心。在此要感謝我們的指導(dǎo)老師xx老師的悉心指導(dǎo)，感謝老師們給我們的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我和同學(xué)通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，并向老師請(qǐng)教等方式來(lái)完成我們的設(shè)計(jì)。</p><p&

94、gt;　　不久我們將走上工作崗位，希望能夠綜合應(yīng)有所學(xué)理論知識(shí)去分析解決實(shí)際工程問(wèn)題，將設(shè)計(jì)應(yīng)有于實(shí)踐，展現(xiàn)出大學(xué)生應(yīng)該具有的技術(shù)理論知識(shí)水準(zhǔn)。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　1、陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　2、石玉等.電力電子技術(shù)題例與電路設(shè)計(jì)指

95、導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998</p><p>　　3、王兆安.電力電子技術(shù). 第4版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　4、王離九等. 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng). 武漢：華中科技大學(xué)出版社，1991</p><p>　　5、胡壽松.自動(dòng)控制原理：第4版.北京：國(guó)防工業(yè)出版社</p><p><b>　　6、電工手